活动型微流控芯片进样装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及适用于微流控芯片的进样装置。活动型微流控芯片进样装置，包括一芯片基底，芯片基底上设有样品分析通道，还包括试剂槽组；芯片基底上设有第一导轨，第一导轨开有进液孔，进液孔与样品分析通道联通；芯片基底上还设有第二导轨，第二导轨与第一导轨无交叉排布，构成一双导轨结构；活动型微流控芯片进样装置还包括一试剂槽组固定装置，试剂槽组固定装置上固定有试剂槽组，试剂槽组固定装置被第一导轨和第二导轨夹紧，且试剂槽组固定装置可沿双导轨结构移动。使用时，可通过使试剂槽组固定装置移动，来调整试剂槽组固定装置上的各试剂槽与进液孔的位置关系，进而对与样品分析通道联通的试剂槽作出选择。
【专利说明】活动型微流控芯片进样装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及分子生物检测【技术领域】，尤其涉及一种适用于微流控芯片的进样 装直。
【背景技术】
[0002] 目前微流控芯片主要应用在生命科学领域，其目的在于将整个化验室的功能，包 括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等集成在微芯片上。由于流体在微米级结构中显示 和产生了与宏观尺度不同的特殊性能，发展出微流控芯片独特的分析性能。在微流控芯片 实验中，稳定、可靠的进样是不可忽视的重要环节。进样通常来讲针对液态样品，如芯片电 泳，气态样品也可直接进样，固态样品在微粒化后，通过气流或者液流也可被引入样品分析 通道。
[0003] 进样方式按驱动力不同，分为电动进样、完全压力进样和压力电动进样等。其中， 电动进样的方法利用待测样品本身电泳的特性，只需简单的电源施加电场，便可驱动液态 环境下的样品运动，进而实现进样。因其性能稳定可控，结果易于量化、便于分析等特点，成 为普遍采用的进样手段。
[0004] 向样品分析通道中引入样品区带，是常用的液体进样方式之一。通常需要在芯片 上建立辅助通道。最简单的如十字交叉形的单通道辅助进样，填充有样品的辅助通道与样 品分析通道十字相交，辅助通道与分析通道两端分别设立样品池/样品废液池和缓冲液池 /缓冲液废液池。辅助通道中的样品在十字相交处受到与之垂直，即沿着样品分析通道方向 的外力，随即样品以区带形式进入样品分析通道。除此之外，向样品分析通道中引入区带的 案例还有双十字形进样通道，多Τ形进样通道。这些进样方案都要求复杂的辅助通道，且通 常需要径向、法向多维的驱动力，增加了芯片设计的难度。每个样品分析通道都需要至少一 个辅助通道和一对进样电极，增加了系统的复杂性。前后多个操作步骤也为整个实验的操 作带来了不便。
[0005] 液滴引入方式也是较普遍研究的方法。但该方案同样需要引入样品的辅助通道， 为了形成液滴，该方案还要求所处理的样品与背景缓冲液不相溶，导致该方法不能够被普 遍应用。
[0006] 总的来说，以上两种进样方式都需要复杂的辅助通道，为芯片设计增加了难度。在 多样品分析通道的微流控芯片中，用于进样的辅助通道（及其电极）在芯片上所占用的面 积，往往比样品分析通道本身大得多，不利于实现阵列式检测芯片。而且有的进样方法对实 验对象物理化学性质要求过高，不利于应用普及。 实用新型内容
[0007] 本实用新型的目的在于提供一种活动型微流控芯片进样装置，以解决上述问题。
[0008] 本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
[0009] 活动型微流控芯片进样装置，包括一呈板状的芯片基底，所述芯片基底上设有呈 沟状或管状的样品分析通道，还包括至少一组试剂槽组，其特征在于，所述试剂槽组包括至 少两个试剂槽；
[0010] 所述芯片基底上设有第一导轨，所述第一导轨位于所述样品分析通道的一端，所 述第一导轨与所述样品分析通道接触的地方开有一可与所述试剂槽组固定装置上的各试 剂槽分别联通的进液孔，所述进液孔与所述样品分析通道联通；
[0011] 所述芯片基底上还设有第二导轨，所述第二导轨与所述第一导轨无交叉排布，构 成一双导轨结构；
[0012] 活动型微流控芯片进样装置还包括一与所述双导轨结构配套的试剂槽组固定装 置，所述试剂槽组固定装置上固定有所述试剂槽组，所述试剂槽组固定装置被所述第一导 轨和所述第二导轨夹紧，且所述试剂槽组固定装置可沿所述双导轨结构移动。
[0013] 使用时，可通过使试剂槽组固定装置移动，来调整试剂槽组固定装置上的各试剂 槽与进液孔的位置关系，进而对与样品分析通道联通的试剂槽作出选择。
[0014] 所述样品分析通道内可填充有缓冲液，作为分析样品的介质通道。所述至少两个 试剂槽中至少有一个作为样品槽，至少有一个缓冲液槽，所述样品槽内填充有样品溶液，所 述缓冲液槽内填充有缓冲液。以通过移动所述试剂槽组，更换样品溶液或缓冲液。
[0015] 作为一种优选方案，所述第一导轨与所述第二导轨均为呈直线状的直线导轨，所 述第一导轨与所述第二导轨平行，所述试剂槽组固定装置横截面的外轮廓呈方形框状，所 述试剂槽组固定装置可沿所述双导轨结构水平直线移动。所述试剂槽组中的各试剂槽均优 选呈方形盒状的试剂槽。
[0016] 作为另一种优选方案，所述第一导轨与所述第二导轨均为呈弧形的弧形导轨，所 述第一导轨各处到所述第二导轨的最短距离相等，所述试剂槽组固定装置横截面的外轮廓 呈扇形框状，所述试剂槽组固定装置可沿所述双导轨结构做水平弧形滑动。所述试剂槽组 中的各试剂槽均优选呈扇形盒状的试剂槽。
[0017] 上述两个优选方案中，所述第一导轨、所述第二导轨均可以为条状凸起。条状凸起 均可以采用弹性材料制成的弹性条状凸起，以使试剂槽的运动平滑。
[0018] 作为另一种优选方案，所述第一导轨呈圆环状，所述第二导轨为呈圆环状的第一 导轨的转轴，所述试剂槽组固定装置横截面的外轮廓呈圆环状，所述试剂槽组固定装置可 沿所述第二导轨转动。所述试剂槽组中的各试剂槽均优选呈扇形盒状的试剂槽。当然在这 种情况下，第二导轨也可省略不设。
[0019] 上述优选方案中，所述第一导轨可以为环状凸起。环状凸起可以采用弹性材料制 成的弹性环状凸起，以使试剂槽的运动平滑。
[0020] 上述各优选方案中，所述试剂槽组固定装置是一呈板状的板状试剂槽组固定装 置，所述板状试剂槽组固定装置的厚度不小于所述试剂槽的厚度，且不大于所述第一导轨 的高度；
[0021] 所述板状试剂槽组固定装置上开有卡槽，所述卡槽开口朝向所述第一导轨，且所 述卡槽的槽深不大于所述试剂槽组的宽度；
[0022] 所述进液孔的最小高度大于所述试剂槽组的高度，且所述进液孔的最大高度不大 于所述板状试剂槽组固定装置的高度。所述卡槽的槽深不大于所述试剂槽组的宽度，使得 第二导轨对固定装置的作用力可将试剂槽组压紧在所述第一导轨上，并可使试剂槽组的侧 壁贴近所述第一导轨。所述进液孔的最小高度大于所述试剂槽组的高度，且所述进液孔的 最大高度不大于所述板状试剂槽组固定装置的高度。这样所述板状试剂槽组固定装置移动 过程中，所述板状试剂槽组固定装置的侧壁可实现对进液孔的密封。
[0023] 所述样品分析通道优选是一呈直线状的直线型样品分析通道，以减少样品分析通 道内的液体流动阻力。为了方便进液，所述样品分析通道的前端开口位于所述芯片基底的 左侧边上。
[0024] 活动型微流控芯片进样装置，还包括一驱动所述试剂槽组固定装置移动的驱动装 置，所述驱动装置可以是一把手，所述把手连接所述试剂槽组固定装置。所述驱动装置还可 以包括一驱动电机，所述驱动电机通过传动机构连接所述试剂槽组固定装置，可提高所述 试剂槽组沿所述导向装置移动时，位移控制的准确性，并减少试剂被污染的可能性。
[0025] 所述芯片基底上设有至少一个所述样品分析通道，所述样品分析通道的个数与所 述试剂槽组的组数相同。优选，所述样品分析通道为三个。以允许同时进行多次或多个实 验。
[0026] 在所述试剂槽组至少有两组时，相邻的两组所述试剂槽组之间设有间隔，以避免 各组试剂槽组在切换和运动过程中对其他的样品分析通道造成干扰。为了进一步避免干 扰，各样品分析通道之间、各进液孔之间的间隔与相邻的两个试剂槽组之间的距离相等。
[0027] 活动型微流控芯片进样装置，还包括至少两个电极，分别位于至少两个试剂槽中。 也可以电极独立，在使用时，直接插入样品槽或缓冲液槽中。两个电极还可以分别设置在所 述样品分析通道的前端和末端。两个电极，可分别连接电源的正极和负极。两电极在工作 时与样品分析通道两端的试剂良好接触，形成回路，用于样品电动进样或者样品电泳分析。
[0028] 有益效果：本实用新型（1)以试剂槽位移代替交错的辅助进样通道，简化微流控 芯片内进样环节的微通道结构，节省了宝贵的芯片面积，为多分析通道芯片提供了全新的 进样方案。（2)试剂槽组固定装置上可集成多组试剂槽，每组试剂槽内可形成多个样品槽， 因此可实现多通道、多样品进样，降低实验的操作难度，便于微流控芯片技术的推广和普 及。（3)进样和样品分析过程可共用一个电极，最少时可以只采用一对电极，减少芯片上使 用电极的数目。
【专利附图】
【附图说明】
[0029] 图1为本实用新型的实施例1的部分结构示意图；
[0030] 图2为本实用新型的实施例2的一种结构的部分结构示意图；
[0031] 图3为本实用新型的实施例2的另一种结构的部分结构示意图；
[0032] 图4为本实用新型的实施例3的部分结构示意图；
[0033] 图5为本实用新型的实施例4的部分结构示意图。
【具体实施方式】
[0034] 为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下 面结合具体图示进一步阐述本实用新型。
[0035] 实施例1
[0036] 如图1所示，根据本实用新型所述的进样装置，芯片基底1上具有第一导轨31、第 二导轨32与样品分析通道2。试剂槽组固定装置5为矩形，位于导轨内。驱动装置4驱动 并控制试剂槽组固定装置5沿着双导轨结构反复移动。其中，试剂槽组固定装置5上具有 一对试剂槽6。实际操作时，两试剂槽内分别填充样品液和缓冲液。通过驱动装置4,改变 试剂槽组固定装置5的位置，各试剂槽能够与样品分析通道联通。试剂槽组固定装置5上 可集成金属电极7,也可与金属电极独立开（图1中显示的是集成电极的情况）。
[0037] 将样品分析通道2内填充缓冲液，取适量配制好的样品溶液和缓冲液分别加入两 试剂槽6中，形成样品槽和缓冲液槽。进样时，驱动装置4驱动试剂槽组固定装置5移动， 使样品槽与样品分析通道2联通，缓冲液槽与样品分析通道2隔开。将两个电极分别插入 进样端试剂槽组固定装置5的样品槽和非进样端缓冲液废液槽中。图中显示的是进样端集 成电极7,可自动与样品槽联通，形成回路（非进样端缓冲液槽及电极未给予显示）。两电 极分别与电源正负极连接，正负极的方向视待分析的样品而定。接通电源，进样开始，切断 电源，进样结束。分析样品时，利用驱动装置4驱动试剂槽组固定装置5,将缓冲液槽切换 至样品分析通道2位置，而样品槽与样品分析通道隔开。将电极插入活动装置的缓冲液槽 中（若为集成电极7,则可省去该步骤），缓冲液废液槽中电极不变动，接通电源，开始分析 样品过程，切断电源，结束分析样品过程。
[0038] 实施例2
[0039] 如图2、3所示，根据本实用新型所述的进样装置，多通道微流控芯片基底1上具有 第一导轨31、第二导轨32与多个样品分析通道2。试剂槽组固定装置5为矩形，位于导轨 内。其中，试剂槽组固定装置5上具有试剂槽6,每个样品分析通道对应一组，图2每组包含 两个试剂槽，图3每组包含三个试剂槽。实际操作时，各组试剂槽内分别依次填充样品液和 缓冲液，形成至少一个缓冲液槽和至少一个样品槽。驱动装置4驱动并控制试剂槽组固定 装置5沿着双导轨结构反复移动。通过改变试剂槽组固定装置5的位置，各试剂槽能够与 样品分析通道联通。试剂槽组固定装置5上可集成金属电极7,也可与金属电极独立开。
[0040] 将样品分析通道2内填充缓冲液，取适量配制好的样品溶液和缓冲液分别加入各 组试剂槽6中，形成样品槽和缓冲液槽。进样时，驱动装置4驱动试剂槽组固定装置5移动， 使样品槽与样品分析通道2联通，缓冲液槽与样品分析通道2隔开。将两个电极（图中仅 显示进样端电极7)分别插入进样端试剂槽组固定装置5的样品槽和非进样端缓冲液废液 槽（图中未显示）中，若为集成电极，则可省去该步骤。两电极分别与电源正负极连接（正 负极的方向视待分析的样品而定），接通电源，进样开始，切断电源，进样结束。分析样品时， 利用驱动装置4驱动试剂槽组固定装置5,将缓冲液槽切换至样品分析通道2位置，而样品 槽与样品分析通道隔开。将电极插入活动装置的缓冲液槽中（若为集成电极7,则可省去该 步骤），缓冲液废液槽中电极不变动，接通电源，开始分析样品过程，切断电源，结束分析样 品过程。
[0041] 图2与图3可用于实现多分析通道同时进样；图3中每组试剂槽可形成两个样品 槽，从而用于实现多个样品的进样。在多分析通道的进样装置中，为保证进样功能和样品分 析功能统一进行，各组试剂槽中样品槽和缓冲液槽的相对位置应一致。
[0042] 实施例3
[0043] 如图4所示，根据本实用新型所述的进样装置，芯片基底1具有弧形双导轨结构与 样品分析通道2。试剂槽组固定装置5为弧形，位于导轨内。驱动装置4驱动并控制试剂槽 组固定装置5沿着双导轨结构反复移动。其中，试剂槽组固定装置5上具有试剂槽6,实际 操作时，相邻的两试剂槽作为一组，内部分别填充样品液和缓冲液。如图4,共显示了 3组试 剂槽。每组试剂槽对应一条样品分析通道2,通过移动活动装置的位置，各试剂槽能够与对 应样品分析通道联通。试剂槽组固定装置5上可集成金属电极7,也可与金属电极独立开 (图4中显示的是集成电极的情况）。
[0044] 将样品分析通道2内填充缓冲液，取适量配制好的样品溶液和缓冲液分别加入每 组试剂槽6中，形成样品槽和缓冲液槽。在多分析通道的进样装置中，为保证进样功能和样 品分析功能统一进行，各组中样品槽和缓冲液槽的相对位置应一致。进样时，驱动装置4驱 动试剂槽组固定装置5移动，使样品槽与样品分析通道2联通，缓冲液槽与样品分析通道2 隔开。将对应电极（图中仅显示了进样端电极7)分别插入样品溶液和缓冲液废液槽内溶 液（图中未显示）中，（若为集成电极7,则可省去该步骤），两电极分别与电源联通，进样 开始，切断电源，进样结束。利用驱动装置4驱动试剂槽组固定装置5,将缓冲液槽切换至样 品分析通道2位置，样品槽与样品分析通道隔开。将电极插入缓冲液槽中，缓冲液废液槽中 电极不变动，接通电源，开始分析样品过程，切断电源，结束分析样品过程。
[0045] 实施例4
[0046] 如图5所示，芯片基底1上有样品分析通道2和圆环形导轨33。转动双导轨结构 内具有圆柱形试剂槽组固定装置5。转轴7位于活动装置的轴心位置，转轴7处也可安置 集成电极。通过驱动装置4(在此为机械转动装置）驱动，试剂槽组固定装置5可绕转轴7 转动。试剂槽组固定装置5内部被径向隔开，形成多个试剂槽6,在实际使用中作为样品槽 和缓冲液槽使用。图5中显示了 3组试剂槽，每组由位于同一圆柱形活动装置上的4个试 剂槽组成。实际使用时，每组选用一个试剂槽填充缓冲液作为缓冲液槽，其他3个试剂槽填 充不同的样品溶液，作为样品槽。进样时，利用驱动装置4驱动试剂槽组固定装置5,将待 测样品槽转向样品分析通道2,使二者联通，两电极分别插入样品溶液（若试剂槽组固定装 置5上安置了集成电极，则可省去该步骤）与样品分析通道另一端的缓冲液废液槽内溶液 中。接通电源，进样开始，切断电源，进样结束。然后，通过驱动装置4驱动，使试剂槽组固 定装置5上的缓冲液槽转向样品分析通道2,并与之联通，将电极插入缓冲液槽内溶液中， 缓冲液废液槽内电极不变动，接通电源，开始分析样品过程，切断电源，结束分析样品过程。 同理，通过驱动装置4驱动试剂槽组固定装置5,切换活动式进样装置的进样或样品功能， 实现对同组试剂槽内其他样品的进样和分析。
[0047] 以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行 业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述 的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还 会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型 要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1. 活动型微流控芯片进样装置，包括一呈板状的芯片基底，所述芯片基底上设有呈沟 状或管状的样品分析通道，还包括至少一组试剂槽组，其特征在于，所述试剂槽组包括至少 两个试剂槽； 所述芯片基底上设有第一导轨，所述第一导轨位于所述样品分析通道的一端，所述第 一导轨与所述样品分析通道接触的地方开有一可与所述试剂槽组固定装置上的各试剂槽 分别联通的进液孔，所述进液孔与所述样品分析通道联通； 所述芯片基底上还设有第二导轨，所述第二导轨与所述第一导轨无交叉排布，构成一 双导轨结构； 活动型微流控芯片进样装置还包括一与所述双导轨结构配套的试剂槽组固定装置，所 述试剂槽组固定装置上固定有所述试剂槽组，所述试剂槽组固定装置被所述第一导轨和所 述第二导轨夹紧，且所述试剂槽组固定装置可沿所述双导轨结构移动。
2. 根据权利要求1所述的活动型微流控芯片进样装置，其特征在于，所述样品分析通 道内填充有缓冲液； 所述至少两个试剂槽中至少有一个作为样品槽，至少有一个缓冲液槽，所述样品槽内 填充有样品溶液，所述缓冲液槽内填充有缓冲液。
3. 根据权利要求1所述的活动型微流控芯片进样装置，其特征在于，所述第一导轨与 所述第二导轨均为呈直线状的直线导轨，所述第一导轨与所述第二导轨平行，所述试剂槽 组固定装置横截面的外轮廓呈方形框状，所述试剂槽组固定装置可沿所述双导轨结构水平 直线移动。
4. 根据权利要求3所述的活动型微流控芯片进样装置，其特征在于，所述试剂槽组中 的各试剂槽为呈方形盒状的试剂槽。
5. 根据权利要求1所述的活动型微流控芯片进样装置，其特征在于，所述第一导轨与 所述第二导轨均为呈弧形的弧形导轨，所述第一导轨各处到所述第二导轨的最短距离相 等，所述试剂槽组固定装置横截面的外轮廓呈扇形框状，所述试剂槽组固定装置可沿所述 双导轨结构做水平弧形滑动。
6. 根据权利要求5所述的活动型微流控芯片进样装置，其特征在于，所述试剂槽组中 的各试剂槽均呈扇形盒状。
7. 根据权利要求3、4、5或6所述的活动型微流控芯片进样装置，其特征在于，所述第一 导轨、所述第二导轨均为条状凸起。
8. 根据权利要求1所述的活动型微流控芯片进样装置，其特征在于，所述第一导轨呈 圆环状，所述第二导轨为呈圆环状的第一导轨的转轴，所述试剂槽组固定装置横截面的外 轮廓呈圆环状，所述试剂槽组固定装置可沿所述第二导轨转动。
9. 根据权利要求1所述的活动型微流控芯片进样装置，其特征在于，所述第一导轨为 环状凸起。
10. 根据权利要求1所述的活动型微流控芯片进样装置，其特征在于，所述试剂槽组固 定装置是一呈板状的板状试剂槽组固定装置，所述板状试剂槽组固定装置的厚度不小于所 述试剂槽的厚度，且不大于所述第一导轨的高度； 所述板状试剂槽组固定装置上开有卡槽，所述卡槽开口朝向所述第一导轨，且所述卡 槽的槽深不大于所述试剂槽组的宽度； 所述进液孔的最小高度大于所述试剂槽组的高度，且所述进液孔的最大高度不大于所 述板状试剂槽组固定装置的高度。
【文档编号】G01N35/10GK203870114SQ201420227288
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】刘晨晨, 倪一, 李振庆, 孟凡明, 陈进 申请人:窦晓鸣